THIẾT kế máy KHOAN BULÔNG cỡ NHỎ

1 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1/GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI BULONG VÀ MÁY KHOAN THÔNG DỤNG : 1.1.1/GIỚI THIỆU BULONG -Bu lông hay bù loong , là một sản phẩm cơ khí được sử dụng để lắp ráp, ghép

1

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

1.1/GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI BULONG VÀ MÁY KHOAN THÔNG DỤNG :

1.1.1/GIỚI THIỆU BULONG

-Bu lông hay bù loong , là một sản phẩm cơ khí được sử dụng để lắp ráp, ghép nối các chi tiết lại thành một khối, là chi tiết kẹp chặt, thường có dạng thanh trụ, một đầu có mũ 6 cạnh ngoài hoặc trong chìm, một đầu có ren gọi là vít tiếng Pháp:vis

để vặn với đai ốc Mối lắp ghép bằng bu lông có thể chịu được tải trọng kéo cũng như uốn rất tốt, nó lại có độ bền, độ ổn định lâu dài Việc tháo lắp cũng như hiệu chỉnh mối ghép bu lông rất thuận tiện, nhanh chóng và không đòi hỏi những công nghệ phức tạp như các mối lắp ghép khác Do có nhiều ưu điểm nên bu lông được

sử dụng rộng rãi trong các máy móc, thiết bị công nghiệp, các công trình xây dựng, công trình giao thông, cầu cống ở khắp mọi nơi trên thế giới

-Hiện nay việc chế tạo sản xuất bulong đã trở nên rất chuyên nghiêp,tất cả đều được chuẩn hóa tạo điều kiện tốt cho người sử dụng

-Dựa vào các tiêu chuẩn mà việc sản xuất trở nên dể dàng hơn,người sử dụng thì thoải mái hơn chủ động hơn

-Một số loại bulong trên thị trường hiện nay

Bulong cường độ cao 8,8 Bulong inox 316 Bulong inox Đin 933

2

Bulong inox sus 304Bulong inox sus 304sus316Bulong inox sus 316

Bulong lục giác chìm inox Bulong lục giác chìm đầu bằng Bulong lục giác

Bulong nghạnh cường độ cao Bulong nghạnh ren hai đầu

1.1.2/ GIỚI THIỆU VỀ MÁY KHOAN

-Máy khoan là một thiết bị với một đầu mũi khoan dùng để khoan lỗ trên bề mặt vật liệu khác nhau Thường dùng cho nghề mộc và kim khí

-Đuôi mũi khoan được cặp vào đầu máy khoan, và được ấn vào mục tiêu và xoay tròn Đầu mũi khoan thực hiện việc cắt bằng các vật liệu từng lát mỏng

-PHÂN LOẠI: Gồm hai loại là khoan điện và khoan không dây điện

-Khoan điện: Năm 1895, FEIN - CHLB ĐỨC cho ra đời sản phẩm mang tính cách mạng cầm tay đầu tiên trên thế giới đó là dụng cụ khoan tay bằng điện Ngày

3

nay khoan tay điện rất phổ biến Chúng thường giống như là một súng ngắn, với một cái đồ siết cò Có thể dùng để vặn ốc và có chế độ dùng như búa, ví dụ khoan bêtông Các máy khoan hiện đại có thể quay trở chiều và có thể điều chỉnh tốc độ quay khác nhau

-Khoan không dây điện: Khoan không dây điện thực tế là khoan sử dụng động cơ điện một chiều và được cung cấp năng lượng bằng ACCU Các loại khoan này có cùng tính năng tương tự như khoan điện, thường có hỗ trợ đầu mũi vặn vít cho phép chúng xoay ốc Ngoài ra còn có khoan sử dụng khí nén làm quay 1 tuốc bin nhỏ qua bộ giảm tốc để tăng moment truyền tới đầu khoan, thường được áp dụng trong môi trường ẩm ướt, thi công dưới nước

-Trên thị trường hiện nay thì có rất nhiều loai máy khoan với những công dụng khác nhau :máy khoan được sử dụng trong nhiều lĩnh vực cơ khí,xây dựng,điện tử…vv

-Giới thiệu các máy khoan thong dụng được sử dụng trong cơ khí

4

1/Máy khoan cần

Hình(1.1)

5

Ưu điểm

-Máy cho phép thích nghi với mọi mũi khoan và mũi khoét Hệ thống làm mát

-Vòng bi được thiết kế gắn trên 2 cột để tạo ra sự chắc chắn và linh hoạt

-Thiết kế bảo vệ an toàn cho tất cả các thiết bị chuyển động

-Thiết kế chắc chắn Các thành phần được lắp đặt chính xác để hoạt động trong cường độ cao Vận hành đơn giản

-Đa dạng về chủng loại, Độ bền và chất lượng đã được kiểm định Đế từ có lực hút lớn Sử dụng động cơ chất lượng cao

-Máy được thiết kế thích hợp cho ngành công nghiệp nặng, dễ dàng sửa chữa và thay thế phụ kiện và vật tư khi cần thiết

-Cơ cấu bảo vệ quá tải có thể bảo vệ người vận hành tránh khỏi các chấn thương -Trục chính được giữ thăng bằng nhờ lò xo đặc biệt, điều này giúp trục chính làm việc bền hơn so với các trục chính được giữ thăng bằng bằng phương pháp truyền thốn vvv

Nhược điểm:

-Cần khoan được làm từ gang chất lượng cao Cần khoan đã qua xử lý nhiệt và

mài nhẵn

-Các bánh răng tốc độ cao của hộp số được làm từ thép hợp kim Niken – Crôm

đã qua xử lý nhiệt và được mài nhẵn

-Cần được điều khiển bằng công tắc ngang và dẫn động bằng đai ốc / trục vít

me để có thể đạt tới độ ổn định cao trong quá trình khoan Hơn nữa, cơ cấu an

toàn bảo vệ cần khoan không bị rơi xuống do đai ốc đồng bị mòn

-Khả năng khoan các chi tiết nhỏ hạn chế

-Đa phần không làm việc bằng cách cấp phôi tự động nên năng suất làm việc không cao

6

2/ Máy khoan đứng

Hình(1.2)

7

*ĐỊNH NGHĨA

-Máy khoan đứng là một dạng máy khoan dùng để khoan các lỗ kỹ thuật trên

bề mặt vật liệu (Thường là kim loại hoặc gỗ )Máy có kết cấu kiểu đứng điều

khiển mũi khoan lên xuống bằng vô lăng điều khiển vô cấp hoặc thứ cấp

-Thân máy được làm bằng hợp kim gang có kết cấu bền vững động cơ điện

điều khiển vô cấp giúp người thợ chủ động về tốc độ khoan

-Máy có thể điều chỉnh tự động được tốc độ khoan và độ sâu của hố khoan

Ưu điểm

-Đồ gá kẹp chi tiết tự động, dung dịch trơn nguội phun tự động

-Đầu khoan nhỏ gọn điều chỉnh hành trình bằng khí nén nên máy rất cơ động

-Gia công vỏ ly hợp ma sát của động cơ xe máy

-Máy khoan đứng kết hợp taro công nghiệp được trang bị động cơ dẫn động bằng dây đai hoặc trực tiếp với hộp số Máy có khả năng khoan tối đa đến 40 mm, taro

24 mm Đầu khoan có khả năng xoay tròn 360 độ hoặc nghiêng 45độ một cách dễ dàng (serie zs - 40) Máy có độ chính xác cao Trụ máy có kết cấu chắc chắn Hộp

số & động cơ hoạt động lâu bề

lớn Sử dụng động cơ chất lượng cao

-Máy được thiết kế thích hợp cho ngành công nghiệp nặng, dễ dàng sửa chữa và thay thế phụ kiện và vật tư khi cần thiết.vvv

Nhược điểm

-Cần được điều khiển bằng công tắc ngang và dẫn động bằng đai ốc / trục vít me

để có thể đạt tới độ ổn định cao trong quá trình khoan Hơn nữa, cơ cấu an toàn bảo vệ cần khoan không bị rơi xuống do đai ốc đồng bị mòn

-Khả năng khoan các chi tiết nhỏ hạn chế

-Đa phần không làm việc bằng cách cấp phôi tự động nên năng suất làm việc

không cao

8

3/Máy khoan ngang

Hình(1.3)

Ưu điểm:

máy và làm mát mũi khoan bằng chất lỏng giúp máy hoạt động được liên tục

-Hiệu suất làm việc cao, rất hiệu quả kinh tế, không ảnh hưởng phía trên bề mặt, cho phép điều khiển phương hướng khoan

-Thiết kế bảo vệ an toàn cho tất cả các thiết bị chuyển động

-Đồ gá kẹp chi tiết tự động, dung dịch trơn nguội phun tự động,Đầu khoan nhỏ

gọn điều chỉnh hành trình bằng khí nén nên máy rất cơ động

-Máy được thiết kế thích hợp cho ngành công nghiệp nặng, dễ dàng sửa chữa và thay thế phụ kiện và vật tư khi cần thiết.vvv

9

Nhược điểm

-Cần khoan được làm từ gang chất lượng cao Cần khoan đã qua xử lý nhiệt và mài nhẵn

-Khả năng khoan các chi tiết nhỏ hạn chế

-Đa phần không làm việc bằng cách cấp phôi tự động nên năng suất làm việc không cao

1.2 ƯU ĐIỂM CỦA ĐỀ TÀI

-Có hệ thống cấp phôi tự động

-Khoan được chi tiết nhỏ

-Kiểm soát được năng suất làm việc của máy

-Giá thành tương đối nhưng vẫn đáp ứng được năng suất và chất lượng sản phẩm -Hệ thống dẫn động cơ khí đơn giản dễ bào dưỡng,sữa chữa

Nguyên lý khoan tự động như sau: Bulong (10) được cung cấp bằng hệ thống cấp phôi rung,định hướng bằng rãnh (9) như(hình vẽ) Phôi được định hướng vào ống trụ phôi(8) được kẹp chặt bằng cơ cấu kẹp(1,2,3,4) trước khi khoan bởi đầu khoan (6) dẫn động bởi máy khoan (5)

4 10

11

2.2/CÁC PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG

2.2.1/Các phương án thiết kế, phân tích ưu nhược điểm của từng phương án

khiển

12

PHƯƠNG ÁN 2:

- Dùng thủy lực

+ Ưu Điểm

nơi nên dể thiết kế định vị

bảo dưỡng sữa chửa,tổ chức kỹ thuật đơn giản,thuận tiện

năng báo hiệu,kiểm tra ,điều khiển nên làm việc trong môi trường dễ nổ và bảo đảm môi trường sạch vệ sinh

tổn thất áp suất trên đường dẫn ít

nữa khả năng giãn nỡ áp suất khí nén lớn nên truyền động có thể đạt vận tốc cao

+ Nhược Điểm

2.2.3/ Giới thiệu sơ bộ về cơ cấu cam

- Cam là cơ cấu dẫn, cần là cơ cấu bị dẫn Khi cam và cần ở trong cùng 1 mặt phẳng,hoặc ở trên các mặt phẳng song song ta có cơ cấu cam phẳng, khi cam và cần không cùng nằm trên 1 mặt phẳng hoặc 2 mặt phẳng không song song ta có

cơ cấu cam không gian

- Trong cơ cấu cam, cam và cần được nối với giá bằng khớp thấp(khớp trượt, khớp quay), và nối với nhau bằng khớp cao Thông thường cam nối với giá bằng khớp quay; khi cần nối với giá bằng khớp trượt ta được cơ cấu cam cần đẩy, cần khi đó sẽ chuyển động tịnh tiến qua lại; khi cần nối với giá bằng khớp quay ta được cơ cấu cam cần lắc, cần khi đó chuyển động lắc qua lắc lại

- Thành phần khớp cao trên cam nối cam với cần là 1 đường cong kín gọi là biên dạng cam

- Các thông số cơ bản của cam gồm có các đường kính lớn nhất và nhỏ nhất của cam,các góc công nghệ, độ lệch tâm và các góc định kì

BOM DAU n= 1450(v/p)

n= 1450(v/p)

n= 6(v/p)

11 10

9 8

12 13

14 15

d1= 200

15

3.2/TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC

3.2.1TÍNH TOÁN THỜI GIAN,QUÃNG ĐƯỜNG VÀ VẬN TỐC

3.2.1.1TÍNH TOÁN THỜI GIAN, QUÃNG ĐƯỜNG VÀ VẬN TỐC CHUYỂN ĐỘNG CỦA MŨI KHOAN

1/Thời gian chuyển động của mũi khoan

Trong đó :Tcky –thời gian để làm được một chi tiết

Tk-thời gian khoan

Tck-thời gian chạy không

Tra-thời gian ra

Tng-thời gian nghỉ

Tv =Tk+Tck – thời gian vào

Như vậy cứ 10s sẽ làm được 2 sản phẩm( cho hai đầu khoan)

Năng suất : Q =5760(sản phẩm/ 8h)

2/Quãng đường đi của mũi khoan

Sra = Svào= 8mm

3/Vận tốc chuyển động của mũi khoan

4/Vận tốc mũi khoan khi đi vào

s ) b/Vận tốc mũi khoan khi đi ra

Vra =8 (mm/s)

16

3.2.1.2/TÍNH TOÁN THỜI GIAN,QUÃNG ĐƯỜNG VÀ VẬN TỐC KẸP CHI TIẾT

1/Thời gian kẹp

Yêu cầu :Khi mũi khoan đi vào thì chi tiết phải được kẹp

Khi mũi khoan đi ra đến lúc nghỉ thì chi tiết mới được thả ra

Thời gian kẹp chi tiết :

3.2.1.3/TÍNH TOÁN THỜI GIAN CHẶN CHI TIẾT

Yêu cầu: khi tấm kẹp đi vào một phần để đỡ chi tiết thì thanh chặn chi tiết bắt đầu

đi ra Trong thời gian khoan thì thanh chặn tiếp tục đi vào để chặn chi tiết

Ta chọn như sau:khi tấm kẹp đi vào một phần thì thanh chặn bắt đầu đi ra.Sau 8s thì thanh kẹp lại tiếp tục đi vào để chặn chi tiết

Tch =2s

Tra =8s

3.2.2 1TÍNH TOÁN THỜI GIAN,GÓC,BÁN KÍNH CAM

CAM KẸP CHI TIẾT

Yêu cầu :

18

3.2.3 SƠ ĐỒ PHỐI HỢP TRUYỀN ĐỘNG

(HÌNH 3.2)

3.2.4 TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ

Thông số tính toán như sau:

Số vòng yêu cầu của trục chính là: 6 v/ph

Công suất trên trục chính là : 2kw

Chọn và thiết kế hộp giảm tốc có tỉ số truyền i=55

3.3.1/Xác định tốc độ của động cơ

R70

R68 R63

R67

R70 33°

R70

R68

R63 33°

19

Qua hộp giảm tốc được thiết kế có tỉ số truyền i=55

20

CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ ĐỘNG

LỰC HỌC

4.1/TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHƠI RUNG

4.1.1 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG CẤP PHƠI RUNG

Phểu chứa bulong

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

MAY KHOAN TU DONG

06

Ký hiệu

05 03

Vị trí

01 Lò xo lá Tên gọi

07

Rảnh dẩn bulong Ong tru phoi Rảnh xoắn

Trường ĐHBK Tp.HCM Khoa Cơ Khí - Bộ Môn TKM

3

Số lượng

1 1

Vật liệu Ghi chú

Họ và tên Duyệt

Hướng dẫn

Thiết kế Chức năng Chữ ký Ngày

5

1

Tam de Bulong

22

4

2 89

85

4 , 1 017 , 0

k R

arctg

.

cos

2 0

khi va đập và phục hồi vào vật liệu các chi tiết va đập

không tự trượt xuốngkhi chưa có rung động Để có được điều kiện này cần:

g R

arctg

.

cos

50 2 055 , 0

224 , 0 3 cos 81 , 9 5 ,

055 ,

24

3 , 0



Thể tích của đế





3 3

6

6 12 , 8 10 0 , 0128 10

8 , 7

100

m mm

d

d

400 14 , 3

10 8 , 12 4

14 , 3

4

2 6

nEbt

m l

v

t

mm N

301

301

3

350

)(551

,

1

1

/10

x

qd r

25

2 2

5

350

45 , 2 10 2 5 , 1

1 )

224 , 0

1 1 (

1 )

C

053 , 0

45 , 2 946

8 – Tính lực của nam châm điện

8.1 – Tính tiết diện lõi thép nam châm điện

Công thức tính lực điện từ của nam châm điện:

2 5

5 2

2 , 1 10 4

45336

0

78708

mm p

S

t   



8.2 Xác định thông số của cuộn dây

Từ thông qua lõi thép cho bởi công thức

7 9

10 1181 10

98400

50 44 , 4

10 220

E



8.3 Tính cường độ dòng điện qua cuộn dây và cách điều chỉnh lực kích rung

Công của lực điện từ cho bởi công thức:

10 45336 2

27

4.2TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH

Với các số liệu ban đầu là :P= 2.2KW,số vòng quay bánh bị dẫn (trục chính)

là :6(vòng/phút),tỉ số truyền u= 4,39 tải trọng tỉnh,bôi trơn nhỏ giọt,trục đĩa xích điều chỉnh được

a/Chọn loại xích ống con lăn

Chọn số răng đĩa xích theo công thức

Kα : Hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục

Ko : Hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền

Kdc : Hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích

Kb : Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn

Theo bảng (5.4) theo cột n01= 50 chọn bước xích Pc=31,75mm

f/theo bảng (5.2) số vòng quay tới hạn tương ứng bước xích 31,75mm là 630(v/p) thỏa điều kiện

g/xác định vận tốc trung bình của xích theo CT(5.10)

v=dn3,14

Do Pc = 31,75 nên điều kiện trên được thõa

j/chọn khoảng cách trục sơ bộ a=(30:50)Pc= 40.31,75= 1270mm

theo bảng (5.6) với với Pc = 31,75 chọn i = 16

Lực trên nhánh căng Fv=Ft=4200,4N[CT4.20TLIII]

Lực căng do lực ly tâm gây ra xác định theo CT(5.16TLIII)

4.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

4.3.1.1-Tính toán thiết kế bộ truyến đai(1)

Bảng các số liệu đầu vào của bộ truyền đai

a/Chọn loại đai:

Dựa theo điều kiện làm việc là va đập nhẹ , mômen xoắn trên trục động cơ

T=19758,6N/mm ta chọn loại đai là đai vải cao su

Số lần uốn của đai trong 1s:

C>Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai

Diện tích đai dẹt được xđ theo công thức:

4

2 1

2 

 F đ

:hệ số xét đến ảnh hưởng của lực li tâm đến độ bám của đai trên bánh đai:

Với đai vải cao su

0 3,37

F

Chiều rộng bánh đai được xđ theo công thức:

B = 1,1B + (10 15) = 43 48 mm theo tiêu chuẩn lấy B=45mm

D> Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

5 , 2 ,

04 , 0 1 04

1 [ 57

12 4

0 

c TL

đ

55

12 4



33

4.3.1.3Tính toán thiết kế hệ thống truyền đai(2)

Các thông số bộ truyền đai:

34

4.3TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

4.3.1Trục chính trục công tác

a Chọn vật liệu :

ứng suất xoắn cho phép [𝜎]=70 MPa

35

c Vẽ biểu đồ Moment uốn và xoắn

Sơ đồ ngoại lực tác dụng lên trục :

38

CHƯƠNG 5 : ĐIỀU KHIỂN

5.1 GIỚI THIỆU CÁC CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN, NÊU ƯU

NHƯỢC ĐIỂM CỦA MỖI LOẠI.VÀ CHỌN CHƯƠNG TRÌNH HỢP LÝ NHẤT

5.1.1 GIỚI THIỆU VỀ PLC(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL)(BỘ ĐIỀU

3/4 Dễ dàng sữa chữa thay thế

3/4 Ổn định trong môi trường công nghiệp

3/4 Gía cả cạnh tranh

-Thiết bị điều khiển logic khả trình(PLC :Programmable Logic Contronl)(hinh 1.1)

là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông

qua một ngôn ngữ lập trình,thay cho việc thể hiện thuật toán đó bằng mạch số

Hình(5.1)

-Như vậy,với chương trình điều khiển trong mình,PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn,dễ thay đổi đổi thuật toán và đặt biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh(với các PLC khác hoặc với máy tính).Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu nhớ trong bộ nhớ PLC dưới dạng các khối chương trình(khối OB,FC hoặc FB) và thực hiện lặp theo chu kỳ của vòng quét

và trao đổi thông tin với môi trường xung quanh.Bên cạnh đó,nhằm phục vụ bài toán điều khiển số,PLC còn cần phải có them các khối chức năng đặc biệt khác như bộ đếm(counter),bộ định thời gian (Time)…và những khối hàm chuyên dụng